Datación por Núclidos Cosmogénicos

El laboratorio de Núclidos Cosmogénicos es uno de los laboratorios de geocronología del CENIEH. Esta actualmente en desarrollo y prepara su apertura durante el año 2021. El método es capaz de medir las edades de exposición de la superficie, las tasas de erosión rocas, suelos y las edades de depósito de sedimentos. El laboratorio ofrecerá la preparación completa de muestras de materiales geológicos/arqueológicos que contienen cuarzo para las mediciones de 10Be y 26Al a través de Espectrometría de Masas con Acelerador (AMS).

El laboratorio de Núclidos Cosmogénicos es uno de los laboratorios de geocronología del CENIEH. Esta actualmente en desarrollo y prepara su apertura durante el año 2021. El método es capaz de medir las edades de exposición de la superficie, las tasas de erosión rocas, suelos y las edades de depósito de sedimentos. El laboratorio ofrecerá la preparación completa de muestras de materiales geológicos/arqueológicos que contienen cuarzo para las mediciones de 10Be y 26Al a través de AMS.

El laboratorio de preparación de muestras cosmogénicas se encuentra junto a los laboratorios de geología en el sótano -1. La sala está equipada con dos grandes campanas de extracción con una unidad de lavado que tiene capacidad para trabajar con ácidos concentrados y para la evaporación de ácido fluorhídrico (HF). Así mismo dispone de dos agitadores orbitales y un baño ultrasónico están equipados para procesos de extracción/purificación de cuarzo mediante la aplicación de un proceso de limpieza con ácido.

Vista laboratorio Núclidos Cosmogénicos-2
Métodos

Los núclidos cosmogénicos son el producto de reacciones nucleares entre los rayos cósmicos y los elementos de la atmósfera y la litosfera de la tierra. Su producción es función de la intensidad del campo geomagnético, los tiempos de exposición de la superficie y las tasas de erosión.

Las edades de exposición de las superficies de rocas y sedimentos/suelo se pueden determinar en escalas de tiempo desde ~ 1000 años a varios millones de años. Tasas de erosión en un rango de ~ 0,1 mm/k.y. hasta 10,000 mm/k.y. son medibles en materiales geológicos que contienen cuarzo. Las mediciones de múltiples isótopos cosmogénicos en sedimentos, como terrazas fluviales y sedimentos de cuevas, también nos permiten calcular las edades de deposición del sedimento. Como tal, la datación de núclidos cosmogénicos se ha vuelto indispensable en las ciencias de la tierra, particularmente, en el campo de la geomorfología y en el estudio de la evolución del paisaje durante las últimas décadas. Los núclidos más utilizados incluyen berilio-10 (10Be) y aluminio-26 (26Al).

Ambos isótopos se producen dentro de la red de cuarzo a partir de oxígeno y silicio, respectivamente. El cuarzo está ampliamente disponible en el mundo, es químicamente resistente y su estructura cristalina simple lo que significa que las tasas de producción de 10Be y 26Al están bien definidas. El proceso de preparación de muestra incluye el aislamiento de cuarzo mediante técnicas físicas y químicas de separación de minerales, como la separación magnética, la separación de líquidos de alta densidad y la lixiviación ácida. El cuarzo extraído debe purificarse mediante el empleo de HF diluido. A continuación, se disuelve el cuarzo puro en HF concentrado. De la solución de berilio y el aluminio se aíslan de los cationes no deseados (por ejemplo, Fe, Ti) mediante cromatografía de intercambio de aniones y cationes. Los hidróxidos de Be y Al se precipitan mediante el control del pH y finalmente se calcinan a óxidos a 1000°C. Los miligramos resultantes de óxidos de Be y Al se mezclan con niobio puro y polvo de plata, respectivamente, y se envasan en un portamuestras AMS.

Las mediciones de los isótopos 10Be y 27Al se realizan en nuestras instalaciones colaboradoras de AMS.

Instalaciones y equipamiento

Están en desarrollo las siguientes instalaciones y procesos:

- Separación mediante líquidos densos SPT

- Aislamiento de cuarzos mediante ataque con H2SiF6-HCl en agitador orbital.

- Purificación del cuarzo mediante ataque con una solución del HF diluido (<5%) en el agitador orbital/baño de ultrasonidos

- Digestión del cuarzo empleando una solución del HF concentrado (40- 48%) en el agitador orbital y temperatura ambiente 

- Evaporación del cuarzo disuelto en vitrinas de extracción de gases

- Cromatografía de intercambio aniónico y catiónico para aislar el berilio y aluminio 

- Precipitación del Be(OH)2 y del Al2(OH)3 mediante control de pH

- Oxidación a BeO y Al2O3 en mufla a 1.000°C

Aplicaciones y Servicios

Las aplicaciones del método de datación por núclidos cosmogénicos incluye:

- Datación de superficies de exposición de rocas y sedimentos con contenido en cuarzo para escalas temporales desde ~1.000 años hasta ~4 millones de años (morrenas, fallas, deslizamientos de tierra, depósitos de inundación)

- Medidas de tasas de erosión en rocas/suelos o cuencas sedimentarias

- Datación de depósitos de enterramiento con contenido en cuarzo (por ejemplo en cavidades, ríos, terrazas marinas) con escalas de tiempo desde ~400.000 años a ~4 millones de años

 

El servicio de datación incluye:

- Asesoramiento y consulta en el desarrollo del programa de investigación y estrategia de muestreo

- Realización conjunta de muestreo de campo

- Preparación del target para medidas de AMS de 10Be y 26Al

- Interpretación de datos de AMS

- Cálculo de las edades de exposición, tasas de erosión o edades de enterramiento, si se requiere

- Modelado e interpretación de parámetros geomorfológicos (tasas de incisión, tasas de deslizamiento, escarpe de fallas, tasas de sedimentación, etc.) si se requieren.